論文の概要: Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14787v1
• Date: Thu, 20 Feb 2025 18:08:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-21 14:24:50.010140
• Title: Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction
• Title（参考訳）: マイクロブロッサム:量子エラー補正のための最小限の完全整合デコーディング
• Authors: Yue Wu, Namitha Liyanage, Lin Zhong,
• Abstract要約: この研究は、Micro Blossomと呼ばれる、初めて公開されたMWPMデコーダを提示し、サブマイクロ秒のデコード遅延を実現する。 Micro Blossomは、最初のハードウェアアクセラレーションによる正確なMWPMデコーダであり、この文献で報告されているMWPMデコーダ実装の最高のレイテンシよりも0.8 mu s$のデコードレイテンシが8倍短い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.1300531003759575
• License:
• Abstract: Minimum-Weight Perfect Matching (MWPM) decoding is important to quantum error correction decoding because of its accuracy. However, many believe that it is difficult, if possible at all, to achieve the microsecond latency requirement posed by superconducting qubits. This work presents the first publicly known MWPM decoder, called Micro Blossom, that achieves sub-microsecond decoding latency. Micro Blossom employs a heterogeneous architecture that carefully partitions a state-of-the-art MWPM decoder between software and a programmable accelerator with parallel processing units, one of each vertex/edge of the decoding graph. On a surface code with code distance $d$ and a circuit-level noise model with physical error rate $p$, Micro Blossom's accelerator employs $O(d^3)$ parallel processing units to reduce the worst-case latency from $O(d^{12})$ to $O(d^9)$ and reduce the average latency from $O(p d^3+1)$ to $O(p^2 d^2+1)$ when $p \ll 1$. We report a prototype implementation of Micro Blossom using FPGA. Measured at $d=13$ and $p=0.1\%$, the prototype achieves an average decoding latency of $0.8 \mu s$ at a moderate clock frequency of $62 MHz$. Micro Blossom is the first publicly known hardware-accelerated exact MWPM decoder, and the decoding latency of $0.8 \mu s$ is 8 times shorter than the best latency of MWPM decoder implementations reported in the literature.
• Abstract（参考訳）: 最小重みマッチング(MWPM)復号法は、その正確性から量子誤り訂正復号法において重要である。 しかし、多くの人は、可能であれば超伝導量子ビットによって生じるマイクロ秒レイテンシ要求を達成することは困難であると信じている。 この研究は、Micro Blossomと呼ばれる、初めて公開されたMWPMデコーダを提示し、サブマイクロ秒のデコード遅延を実現する。 Micro Blossomは異種アーキテクチャを採用し、ソフトウェアと並列処理ユニットを備えたプログラム可能なアクセラとの間に、最先端のMWPMデコーダを慎重に分割する。 コード距離$d$と物理エラー率$p$の回路レベルのノイズモデルでは、Micro Blossomのアクセラレーターが$O(d^3)$並列処理ユニットを使用して、最悪のケースのレイテンシを$O(d^{12})$から$O(d^9)$に減らし、平均遅延を$O(p d^3+1)$から$O(p^2 d^2+1)$に減らしている。 FPGAを用いたMicro Blossomのプロトタイプ実装について報告する。 プロトタイプは$d=13$と$p=0.1\%$で測定され、平均復号遅延は$0.8 \mu s$で、中程度のクロック周波数は$62MHz$である。 Micro Blossomは、最初のハードウェアアクセラレーションによる正確なMWPMデコーダであり、この文献で報告されているMWPMデコーダ実装の最高のレイテンシよりも0.8 s$のデコードレイテンシが8倍短い。

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